高中化学性质实验方案的设计试题

（选考）A.［物质结构与性质］
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下：

（1）下列有关石墨烯说法正确的是          ；
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含键数为N_A
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①钴原子在基态时，核外电子排布式为           __________；
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是______________________          ；
③金与铜可形成的金属互化物合金（如图），它的化学式可表示为          ；
④下列分子属于非极性分子的是          ；
a．甲烷        b．乙炔        c．苯        d．乙醇
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式是          ；酞菁铜分子中心原子的配位数为          。

已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）F元素的电子排布式为                ，A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为                       。
（2）A的氢化物的分子空间构型是                  ，其中心原子采取              杂化，
属于                （填“极性分子”和“非极性分子”）。
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：

元   素	M	F
电离能 （kJ·mol^－1）	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态M^2＋再失去一个电子比气态F^2＋再失去一个电子难。对此，你的解释                               ；
（4）晶体熔点：DC      EC（填“<、=、>”），原因是                                           。
（5）H₂S和C元素的氢化物(分子式为H₂C₂)的主要物理性质比较如下：

	熔点／K	沸点／K	标准状况时在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂S和H₂C₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因              。

A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，G²⁺的3d轨道有9个电子，请回答下列问题：
（1）F的基态原子电子排布式为    。
（2）B、C、D的原子的第一电离能由小到大的顺序为    （用元素符号回答）
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是    。
a．分子中都含有σ键和π键
b．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
c．都是含极性键和非极性键的非极性分子
d．互为等电子体，分子的空间构型都为直线形
e．中心原子都是sp杂化
（4）由B、E、F三种元素形成的一种具有超导性的晶体，晶胞如图所示．B位于E和F原子紧密堆积所形成的空隙当中。与一个F原子距离最近的F原子的数目为    ，该晶体的化学式为    。

（5）向GSO₄(aq)中逐滴加入过量氨水，会发生先产生蓝色沉淀后沉淀消失，写出沉淀消失的离子反应方程式：    。
（6）某电池放电时的总反应为：Fe＋F₂O₃＋3H₂O = Fe(OH)₂＋2F(OH)₂（注：F₂O₃和F(OH)₂为上面F元素对应的化合物），写出该电池放电时正极反应式    。

【化学——选修3：物质结构与性质】人民网2012年11月8日西宁电，青海盐湖海纳化工有限公司15万吨电石项目投产。以电石(CaC₂ )为原料可生产许多重要的有机物质，电石可由CaO制得(同时还得到一种可燃性气体物质)，有关转化关系如下图所示

（1）写出制备电石及由电石生成乙炔的化学方程式为__________________、__________________。
（2）基态Ca^2＋的电子排布式为______________，上面转化关系图中涉及到的元素中，电负性最大的元素是______________，第一电离能最小的元素是________________。
（3）CH三CH、乙烷分子中的碳原子杂化类型分别为__________、______，甲烷的空间构型是________，该空间构型中，键角____(填>、<、＝)109°28′。
（4）与CH₂＝CH₂相比，CH₂＝CHCl属于易液化的气体，原因是___________________。
（5）假设下图是电石的晶胞，则一个晶胞中含有_____个钙离子，研究表明，哑玲形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca^2＋周围距离相等且最近的C有________个。

【化学—选修3：物质结构与性质】
前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，已知：X原子的2p轨道为半充满状态；Y原子的L层有2个未成对电子；Z与Y位于同主族；W的+2价简单离子核外电子层排布与Ar原子相同；R原子的d轨道上有3个空轨道。请回答下列问题：
（1）R原子的基态电子排布式为                  。
（2）X、Y原子的第一电离能大小顺序为             。（用元素符号表示）
（3）X的常见单质分子结构中σ键数目为            。
（4）Z的最高价氧化物对应水化物的酸根离子空间构型为    ，中心原子的杂化轨道类型为       。
（5）某矿物晶体由Y、W、R三种元素组成，其晶胞结构如图所示。

则该矿物的化学式为        ，若已知该晶胞的边长为a cm，则该晶胞的密度为        g/cm³。（用含a、N_A的代数式表示）

【化学一物质结构与性质】
下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。

试回答下列问题：
（1）请写出元素n的基态原子的价电子排布式                  ，元素O在周期表的位置是              ，属于            区。
（2）k在空气中燃烧产物的分子构型为            ，中心原子的杂化方式为         ，该分子是  （填“极性”或“非极性”）分子。
（3）第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序如左下图，其中序号“8”代表         （填元素符号）；其中电负性最大的是          （填下图中的序号）。

（4）i单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如右下图乙所示。则晶胞中i原子的配位数为               。

（选考）【化学——选修3：物质结构与性质】
氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。
（1）Ti（BH₄）₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为_____________，该能层具有的原子轨道数为____________________。
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N₂+3H₂  2NH₃,实现储氢和输氢。下列说法正确的是________________。
a．NH₃分子中氮原子的轨道杂化方式为sp²杂化
b．NH₄⁺与PH₄⁺、CH₄、BH₄^-、ClO₄^-互为等电子体
c．相同压强时，NH₃的沸点比PH₃的沸点高
d．[Cu（NH₃）₄]²⁺中，N原子是配位原子
（3）已知NF₃与NH₃的空间构型相同，但NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是____________________。
（4）用价层电子对互斥理论推断SnBr₂分子中，Sn原子的轨道杂化方式为     ，SnBr₂分子中Sn—Br的键角    120°（填“＞”“＜”或“＝”）。
（5）NiO的晶体结构与氯化钠相同，在晶胞中镍离子的配位数是_______。已知晶胞的边长为a nm，NiO的摩尔质量为b g·mol^-1，N_A为阿伏加德罗常数的值，则NiO晶体的密度为_________g·cm^-3。

【化学——选修3：物质结构与性质】
Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。已知：
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的能级，且每种能级中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N的质荷比最大值为78；
⑤Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）
（1）化合物M的空间构型为        ，其中心原子采取   杂化；化合物N在固态时的晶体类型为           。
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为                。
（3）由上述一种或多种元素组成的与RY₂互为等电子体的分子为         （写分子式）。
（4）Z原子基态时的外围电子排布式为     ；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为   。

（5）由R、X、Y三种元素组成的RXY^-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X₂、RY₂等物质。该反应的离子方程式为    。

(12分)A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素。A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子分处3个不同能级且每个能级上的电子数相同；A与C形成的分子为三角锥形；D原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，E电负性小于F。
（1）写出B的基态原子的核外电子排布式：              。
（2）A、C形成的分子极易溶于水，其主要原因是          。与该分子互为等电子体的阳离子为     。
（3）比较E、F的第一电离能：E     F。(选填“＞”或“＜”)
（4）BD₂在高温高压下所形成的晶胞如图所示。该晶体的类型属于     (选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”)晶体，该晶体中B原子的杂化形式为             。

（5）光谱证实单质F与强碱性溶液反应有[F(OH)₄]^－生成，则[F(OH)₄]^－中存在            。（填序号）
a．共价键    
b．非极性键    
c．配位键    
d．σ键    
e．π键

已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）即可得到配合物A。其结构如图：
（1）Cu元素基态原子的外围电子排布式为_________。
（2）请在图中画出A中的配位键（用→表示）

（3）A中碳原子的轨道杂化类型为_________
（4）1mol氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）含有σ键的数目为_________
（5）氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：____________（写化学式）。
（6）已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图，

则该化合物的化学式是_________。

硼元素在化学中有很重要的地位，硼及其化合物广泛应用于永磁材料、超导材料、富燃料材料、复合材料等高新材料领域。
（1）三氟化硼在常温常压下为具有刺鼻恶臭和强刺激性的无色有毒腐蚀性气体，其分子的立体构型为                   ，B原子的杂化类型为                        。
（2）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。下图是磷化硼晶体的晶胞示意 图，则磷化硼的化学式为                         ，该晶体的晶体类型是                       。

（3）硼酸(H₃B0₃)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H₃B0₃分子间通过氢键相连(如图)。

①硼酸分子中B最外层有         个电子，1 molH₃B0₃的晶体中有      mol氢键。
②硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)₃·H₂ O，它电离生成少量[B(OH)₄]^一和H⁺，则硼酸为  元酸，[B(OH)₄]^一含有的化学键类型为           。
（4）H₃P0₄的K₁、K₂、K₃分别为7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13，硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10^-4， 请根据结构与性质的关系解释：
①H₃PO₄的K₁远大于K₂的原因                               ；
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因                                              。
（5）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为          (用含有a的代数式表示)。在一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如图)

可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为
         g(氧离子的半径为1.40×10^-10m， 1.732)。

Cu₃N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中，发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。
（1）N位于周期表中第     周期     族，与N^3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是                    。
（2）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为
（3）Cu⁺电子排布式为           ，其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu₂0，试从结构角度解释高温下CuO何会生成Cu₂O：                           。
（4）在Cu的催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是                         ，乙醛分子中H—C—O的键角    (填“大于”“等于”或“小于”)乙醇分子中的H—C一0的键角。
（5）[Cu(H₂0)₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂0被Cl^-取代有两种不同的结构，试画出[Cu(H₂0)₂(C1)₂]具有极性的分子的结构式：                                     。
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，N^3-的配位数为    ，Cu⁺半径为a pm，N^3- 半径为b pm，Cu₃N的密度为    g·cm^-3。(阿伏加德罗常数用N_A表示)

【化学——物质结构与性质】
氢能是一种洁净的可再生能源，制备和储存氢气是氢能开发的两个关键环节。
Ⅰ．氢气的制取
（1）水是制取氢气的常见原料，下列说法正确的是    （填序号）。
A．H₃O^＋的空间构型为三角锥形
B．水的沸点比硫化氢高
C．冰晶体中，1 mol水分子可形成4 mol氢键
（2）科研人员研究出以钛酸锶为电极的光化学电池，用紫外线照射钛酸锶电极，使水分解产生氢气。已知钛酸锶晶胞结构如图，则其化学式为             。

Ⅱ．氢气的存储
（3）Ti(BH₄)₂是一种储氢材料。
①Ti原子在基态时的核外电子排布式是                  。
②Ti(BH₄)₂可由TiCl₄和LiBH₄反应制得，TiCl₄熔点－25.0℃，沸点136.94℃，常温下是无色液体，则TiCl₄晶体类型为        。
（4）最近尼赫鲁先进科学研究中心借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料（C₁₆S₈）进行研究，从理论角度证明这种分子中的原子都处于同一平面上（结构如图所示），每个平面上下两侧最多可储存10个H₂分子。

①元素电负性大小关系是：C    S（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②分子中C原子的杂化轨道类型为         。
③有关键长数据如下：

	C—S	C＝S	C16S8中碳硫键
键长/pm	181	155	176

从表中数据可以看出，C₁₆S₈中碳硫键键长介于C—S与C＝S之间，原因可能是：                 。
④C₁₆S₈与H₂微粒间的作用力是              。

(12分)〔物质结构与性质〕
我国部分城市灰霾天占全年一半，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃,有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国灰霾天气主要是交通污染。
（1）Zn²⁺在基态时核外电子排布式为     
（2）SO₄^2-的空间构型是     (用文字描述)。
（3）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NO_X、O₃,CH₂=CH-CHO,HCOOH,CH₃COOONO₂(PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是     (不定项选择)。
a.N₂O结构式可表示为N=N=O
b.O₃分子呈直线形
c.CH₂=CH-CHO分子中碳原子均采用sp²杂化
d.相同压强下，HCOOH沸点比CH₃OCH₃高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子
②1mo1PAN中含σ键数目为     。
③NO能被FeSO₄溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H₂O)₅]S0₄,该配合物中心离子的配位数为    (填数字).
（4）测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β一射线吸收法，β一射线放射源可用⁸⁵Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n=     (填数字)。

【化学—选修3物质结构与性质】(14分)
现有X、Y、Z、W原子序数依次增大的四种元素，常温下X元素单质的密度在自然界中最小，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等，且Y与Z可形成多种气态化合物，W是常见的有色可变价金属单质，常温下可溶于Y的最高价氧化物水化物中，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1。
（1）Y与W所形成化合物晶体的晶胞如图所示。在1个晶胞中，W离子的数目为        。

（2）在Y与X形成的分子中，Y原子轨道的杂化类型是      。
（3）X与Y形成的气态物质在X与Z形成的气态物质中有很大的溶解度，其原因是存在氢键，若在两种氢化物的混合溶液中，再滴加少量的乙醇，则分子间存在  种不同类型的氢键。
（4）Y与Z可形成化合物Y₂Z。
①请写出一种与Y₂Z互为等电子体的分子的化学式        。
②请预测Y₂Z分子的空间构型为          。
（5）Y与Z元素相比，基态原子的第一电离能谁大？        （用元素名称回答）。
（6）X的氯化物与Y元素的气态氢化物的水溶液反应可形成配合物[W(YX₃)₄]Cl₂，1 mol该配合物中含有σ键的数目为          个。